一次强沙尘暴事件路径后向追源的数值模拟研究

沙尘暴源地的确定技术,一直是沙尘暴空气浮尘浓度场长距离输送数值模拟的最困难的科学问题之一。传统方法通常是使用降尘区的采集样本进行化学成分分析来确定。然而,采样误差和化学成分在大气长距离输送过程中的不确定性,也使得这种方法的可操作性不强。本文使用拉格朗日后向追踪数值模拟的新方法,依据中国气象局(CMA)的气象观测数据及其预报资料对一次沙尘暴事件进行了数值模拟,结果表明∶2003年4月9日的沙尘暴的主要源地来源于吉尔班通古特沙漠。     

亚洲大陆2000～2002年春季大气沙尘时空特征的数值模拟

将矿物沙尘释放与沉降模式和全球大气化学传输模式相耦合,建立了一个能够完整描述沙尘的扬起、输送和沉降动态过程的模式系统,并利用实时气象资料强迫该模式,对2000、2001和2002年春季(3～5月)亚洲大气沙尘时空特征进行了数值模拟研究.结果表明,模拟的3年春季平均大气柱沙尘浓度分布与地面观测的3年春季平均沙尘暴频率分布范围基本吻合,模拟的沙尘气溶胶光学厚度与卫星观测的气溶胶指数具有显著的相关性,验证了该模式对亚洲沙尘的扬起、传输和沉降过程及大气沙尘载荷时空特征有较好的模拟能力,并基于模拟的沙尘释放通量与沙尘气溶胶光学厚度的相关分析,探讨了亚洲沙尘可能的传输路径.     

长三角地区典型PM2.5污染过程和跨区域传输对宁波污染贡献评估模拟

利用WRF模式和嵌套网格空气质量模式（NAQPMS）对长三角地区2015年1月一次典型PM_2.5区域重污染事件进行数值模拟.结果表明,NAQPMS模拟再现了长三角地区PM_2.5重污染的发展过程,外来区域污染输送是导致长三角地区发生重污染的一个重要因素,主要受3条通道传输影响：内陆（河南-安徽-江苏）通道、沿海（京津冀-山东-江苏）通道和海洋（京津冀-山东-黄海-江苏）通道.以宁波为对象评估污染跨区域输送贡献的解析结果表明：污染发生阶段以沿海通道输送为主,外来区域输送江苏贡献率较大（36.51%）;重污染阶段以内陆通道和海洋通道为主,主要外来区域贡献为浙江北（25.55%）、安徽（12.33%）和海洋（16.92%）;污染消散主要受海洋通道影响,外来输送主要为江苏（14.74%）和海洋（31.43%）.     

基于天气背景天津地区重污染天气特征分析

以天津地区长序列观测PM_(2.5)质量浓度资料为依托,基于天气背景对2014—2016年天津地区重污染天气特征进行分析,并以此为基础评估天津环境气象数值模式(WRF/Chem)在不同天气条件下的模拟效果.结果显示:2009—2016年天津地区重污染天气为341 d,约占全部天数的11.7%,重污染天气主要出现在每年的10月—次年3月,约占全年的82%,重污染天气出现的地面形势主要为锋前低压区、低压槽前、均压场和高压后,4类天气类型占所有重污染天气的73%.同一天气背景下,PM_(2.5)质量浓度模拟值与实况值之间的误差有相似之处,低压槽天气时细颗粒污染浓度模拟明显偏低;冷锋前低压区、华北地形槽和低压过程模拟值略有偏低;高压前和高压底天气模拟值略微偏高;数值模式天津地区重污染TS(Threat score)评分为0.68,漏报与低压槽辐合线模拟位置偏差、冷空气受污染反馈作用影响、小尺度闭合低压区未准确模拟3个因素密切相关;空报主要与冷空气过程影响时间模拟偏差、高压中心位置偏差及其输送通道建立时间影响密切相关.     

2000年北京沙尘暴源地解析

2000年我国北方春季干旱少雨,气温回升快,低涡频繁侵入,4月3～9日连续3次冷空气活动,造成了北京地区严重的沙尘暴天气。笔者利用卫星云图和中尺度数值模式MM5,分析了该次沙尘暴源地及沙尘输送机制。结果证明,北京沙尘暴初始源地为蒙古高原及冷涡移动路径上的沙漠戈壁地区;北京周边地区裸露地的沙尘在气旋尾部上升气流的扰动下,亦形成了边界层的近距离输送。      

应用嵌套网格模式系统对沈阳市环境空气质量的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)对沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,NAQPMS模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2 NO2和PM10的模拟值与观测值具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

广东省区域臭氧污染过程三维输送特征分析与定量来源解析

使用WRF-CMAQ模式模拟广东省2021年3月25～27日区域O₃污染过程,模拟效果良好.在珠三角范围内O₃污染消退时,韶关市出现了异常O₃污染.以韶关为主要关注对象,针对珠三角地区向韶关的O₃输送过程进行分析与研究,利用CMAQ模式中的过程分析(PA)与来源解析(ISAM)对污染传输与发展过程进行定量评估.结果表明:3月25日珠三角地区产生的O₃污染气团在高空残留,25日夜间至26日上午输送至韶关并下传,高空水平输送至韶关上空的O₃有66.1%下传,物理输送过程起主导作用;26日来自广州、东莞、清远、佛山的O₃比25日增加了12倍,区域输送是韶关市异常O₃污染的主要贡献,广州市与东莞市是区域输送的主要源地;韶关市地处盆地,易受到域外输送影响,O₃污染防治应注重区域的协同减排,联防联控.     

我国春季沙尘暴研究

利用GMS卫星遥感资料,结合地面气象观测资料和中尺度每小时数值模拟,对1998年4月和2000年4月发生的强沙尘大气演变过程进行了详细的分析,初步确定了影响我国的沙尘暴起始源地,并将我国的沙尘暴天气划分为U变化型（停滞型）和移动型（锋面气旋型等）．详细分析了低涡型沙尘暴和东北低涡型沙尘暴的发生、发展的宏观机制     

城市地区空气污染的数值模拟

本文运用电像法,把一个求解输送扩散方程的二维伪请模式发展成三维模式,尝试把高斯模式和数值计算模式结合起来运用于数值模拟。本文对水平风场内插方法进行了发展。摸拟结果表明:本文建立的一套模式是有效的,能够成功地摸拟污染物在城市地区的输送扩散行为。      

珠三角冬季PM2.5重污染区域输送特征数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)及其耦合的污染来源追踪模块,针对2013年1月珠三角区域的PM_(2.5)重污染过程输送特征进行了数值模拟研究.结果表明,污染气团首先形成于广州、佛山地区,并在弱偏北风的作用下南移加强,影响整个珠三角区域.重污染期间,广州(64.9%)、佛山(58.9%)的PM_(2.5)主要来自本地贡献,是区域输送最主要的来源地区;中山(51.9%)、珠海(66.2%)的PM_(2.5)主要来自外来贡献,是区域输送主要的受体地区.重污染期间,广州和佛山对中山的PM_(2.5)日均贡献率之和总体保持在25%以上,污染最重时达到40%.交通(26%)、工业(24%)、扬尘(16%)、火力发电(15%)和生物质燃烧(8%)是对中山贡献最大的5类源:工业源中山本地与外来输送贡献率基本相当;交通和扬尘源以中山本地贡献为主,贡献率分别为55%和67%;火力发电和生物质燃烧源以外来输送为主,贡献率分别为56%和62%.各类排放源的外来输送中,以广州、佛山所占的比例最大.     

The chemical composition of aerosols settling in Israel following dust storms

The chemical composition of settling particles from 23 heavy dust storms in Israel has been determined. These storms occurred over a 20-year period in Jerusalem and Ramat Hasharon, north of Tel Aviv. Meteorological conditions during the storms were examined and the storms classified according to their trajectories into two types: (a) North African; and (b) Arabian Desert. The North African type is by far the most common.The composition of the dust storms is monotonic. Additional interpretation of the chemical analyses using Enrichment Factors reveals the following points. (1) The settling particles are relatively enriched in Ca probably from the local terrain and in Cl derived from the Mediterranean Sea. They are also enriched in S for unexplained reasons. Other elements enriched include Pb and Br and these are presumably due to contamination from the use of leaded petrol. (2) Comparison of the two types of dust storms shows that the Arabian Desert type contains less Cl and U.The composition of an Israel Background Reference Standard is suggested for use in future ecological studies of settling particles in Israel.     

切尔诺贝利核事故对白俄罗斯生态环境的影响

2011年3月日本地震导致福岛核电站核泄漏事件引起国际社会的高度关注。本文回溯切尔诺贝利核事故给白俄罗斯带来的生态灾难,并详细介绍和分析白俄罗斯境内放射性元素污染情况及修复措施,期待为人们应对当前日本核事故对人体健康和自然界的影响和危害提供有价值的参考。     

地形对日本福岛核事故放射性粒子扩散影响的敏感性研究

利用FLEXPART-WRF粒子扩散模式和Stohl等给出的福岛核事故137Cs排放数据,对日本福岛核事故放射性粒子扩散情况进行了数值模拟和有、无地形的敏感性试验;同时假定核污染物排放源位于日本高崎市的RN38站(36.3°N、139.1°E),对向东开口的V型特殊地形进行了敏感性试验. 福岛核事故数值模拟结果表明:放射性污染物的扩散路径、范围和强度既与天气形势有关,还与地形密切相关,不同天气或不同盛行风向条件下,地形的绕流和抬升作用对核污染物扩散输送态势的影响具有明显差异;在偏东气流影响下,由于地形作用,相比无地形时核污染物扩散偏西1个经度左右,偏高约0.5km. V型特殊地形敏感性试验结果表明:在合适的环流形势下(边界层为偏东风,中、高层为偏西风),由于V型地形的阻挡作用,可形成强烈上升运动区,核污染物主要向上、向东扩散输送,向上可扩散至3.0km以上,向东可扩散至145°E左右;而无地形时核污染物向上、向东影响范围减小,向东扩散至140°E,向上扩散至1.5km,但由于无地形阻挡和偏东风影响,向西扩散范围有所增加. 讨论了天气和地形条件对核电站选址的影响,不同天气形势下地形对核污染物扩散的影响并不相同,因此核电站选址应首先考虑选址地的大气环流背景和常见的天气系统,在此基础上再考虑地形的影响.      

现代环境事件的冰芯记录

1997年9月，在喜马拉雅山中段希夏邦马峰北坡达索普冰川海拔7000m冰雪平台钻取14m冰芯一支。1990年以来冰芯中主要离子浓度的变化表明，现代环境事件在达索普冰川雪冰中有一定的记录。已有的证据表明1991年达索普冰芯中SO^2-4浓度的最高值最大可能是由海湾战争引发的1991年春季科威特油井燃烧污染物所致。冰芯中陆源离子（如Ca^2 和SO^2-4等）记录与我国西北地区春季沙尘暴具有某些相关性，其逐年变化趋势与新疆13个城市的降尘变化有一定的共性。     

退耕还林工程对黄土高原土地利用/覆被变化的影响——以陕西省安塞县为例

退耕还林工程(Sloping land conversion program, SLCP)可快速改变土地利用/覆被格局。论文以黄土高原典型沟壑区--陕西省安塞县为例,利用MSS/TM/ETM+卫星遥感影像,获取研究区6个时期土地利用/覆被的时空信息,通过统计模型,定量分析了研究区SLCP对土地利用/覆被格局的影响。草地、耕地及林地为研究区三大主要土地利用/覆被类型,研究区土地利用/覆被变化整体处于不平衡态势;整个研究时段内,耕地先增后减,整体减少38.4%;林地先减后增,整体增加4.36%;灌木林地和草地减少,而未成林造林地快速增加;SLCP显著加强了耕地的递减趋势,并大幅增加了未成林造林地面积,至2010年未成林造林地面积显著大于天然林地的面积。这些变化可能具有降低土壤侵蚀与产流量、改善土壤结构、增加土壤碳吸收等效应;SLCP能提高农民收入,且大部分农民支持SLCP;但其负面效应亦不可忽视。研究将有助于对SLCP效应的全面理解,并可为该区生态恢复工程的规划与决策及生态环境保护提供参考。     

利用EP/TOMS遥感资料分析我国上空沙尘天气过程

利用EP/TOMS卫星遥感资料,并结合地面气象观测记录,分析了影响我国典型沙尘暴天气的发生、发展和传输过程.定义了使用EP/TOMS气溶胶指数定量描述沙尘天气强度的指标体系,并对1998年3-4月间发生的沙尘天气的强度及其演变进行了详细的分析.结果表明:利用EP/TOMS 气溶胶指数并结合气象观测资料,可以对大规模的沙尘天气进行及时判别、监视,并预报影响范围及传输路径;同时,利用TOMS气溶胶指数建立起来的指标体系可以半定量化地描述沙尘暴天气的强度和影响范围.      

石油烃类污染物的微生物修复技术

石油作为重要能源之一,已被世界各国广泛使用,随之而来的石油烃污染已经对人类生存的土壤及水体环境造成了严重的危害,微生物降解是一种处理石油烃污染的理想方法。本文对石油烃类污染物的生物处理技术进行了较全面的介绍,综述了降解石油烃的微生物种类、微生物降解石油烃机理、影响因素以及微生物降解石油烃技术的应用等方面的研究进展,分析了现有研究中存在的不足,并对今后的研究趋势进行了展望。     

“2+26”城市一次多因素叠加重污染过程的特征分析

2018年11月23日-12月4日,京津冀及周边地区"2+26"城市出现了一次长时间、大范围、高强度的复合型大气重污染过程,为揭示区域性重污染过程中多因素的综合作用,利用气象资料、空气质量监测等多源数据以及区域污染特征雷达图,对京津冀及周边地区"2+26"城市此次重污染特征和成因进行分析.结果表明:根据PM_2.5/PM₁₀[ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）,下同]可将此次重污染过程划分为4个阶段.第一阶段（2018年11月23-26日）PM_2.5/PM₁₀在0.5~1.0内波动,"2+26"城市大气扩散条件转差,一次污染物局地积累及SO₂、NO_x、NH₃等气态污染物在高湿条件下二次转化是污染形成并发展的主要原因;第二阶段（11月27日）PM_2.5/PM₁₀突降至0.2左右,"2+26"城市北部受形成于蒙古国的沙尘影响,短时ρ（PM₁₀）快速升高（峰值为818 μg/m3）,中南部受形成于内蒙古自治区阿拉善盟的沙尘及上风向PM_2.5污染的传输影响,ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）均较高,维持日均重度污染水平（参照GB 3095-2012《环境空气质量标准》和HJ 633-2012《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》）;第三阶段（11月28日-12月2日）PM_2.5/PM₁₀由0.3逐渐升至0.8,在静稳、高湿的不利气象条件下,一次污染物积累并二次转化,第二阶段残留沙尘中的矿物质对硫酸盐起到催化作用,导致ρ（PM_2.5）快速上升,"2+26"城市大部分达日均重度及以上污染;第四阶段（12月3-4日）与第二阶段类似,PM_2.5/PM₁₀突降至0.2,"2+26"城市再次受到沙尘天气和区域传输的共同影响,因冷空气持续时间较长,污染被有效清除.研究显示,此次污染过程是气象条件、污染物一次排放和二次转化、区域传输、沙尘天气等多因素综合作用的结果.当静稳、高湿等不利气象条件或沙尘天气出现时,区域应加强对各类污染物排放的管控力度,以降低污染物的一次排放、二次转化以及沙尘和区域传输的共同影响,进而削弱污染严重程度.      

Climate controls on dust storm occurrence in Maowusu Desert, Inner Mongolia, north China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｕｓｔｓｔｏｒｍｓ,ｗｈｉｃｈｒｅｍｏｖｅｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｔｏｐｓｏｉｌ,ｐｌａｙａｍａｉｎｒｏｌｅｉｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｓｉｎａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉ ａｒｉｄｌａｎｄｓ.Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｄｕｓｔｓｔｏｒｍｄｅｐｅｎｄｓｏｎａｎｕｍｂｅｒｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｅｄｉｍｅｎｔａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ,ｓｏｉｌｅｒｏｄｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｗｉｎｄｅｒｏｓｉｖｉｔｙ .Ｉｎｒｅｃｅｎｔ…